表面金屬化后焊接
金剛石表面的金屬化是通過表面處理技術在金剛石表面鍍覆金屬,使其表面具有金屬或類金屬的性能。一般是在金剛石的表面鍍Ti,Ti與C反應生成TiC,TiC與Ag-Cu合金釬料有較好的潤濕性和結合強度。
目前常用的金剛石工具鍍鈦方法有:真空物理的氣相沉積(PVD,主要包括真空蒸發鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍等),化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結。
PVD法單次鍍覆量低,鍍覆過程中金剛石的溫度低于500℃,鍍層與金剛石之間是物理附著、無化學冶金。CVD法Ti與金剛石發生化學反應形成強力冶金結合,反應溫度高,損害金剛石。
不能用金剛石刀具加工淬硬鋼:
金剛石由碳原子構成。某些材料受熱時,會從金剛石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。鐵就是此類材料之一。用金剛石刀具加工鐵族材料時,摩擦產生的熱量會使金剛石中的碳原子擴散到鐵中,從而造成金剛石涂層因化學磨損而提前失效。
磨具在使用過程中,當磨粒磨鈍時,由于磨粒自身部分碎裂或結合劑斷裂,磨粒從磨具上局部或完全脫落,而磨具工作面上的磨料不斷出現新的切削刃口,或不斷露出新的鋒利磨粒,使磨具在一定時間內能保持切削性能。
金剛石厚膜刀具的焊接工藝
激光切割:CVD金剛石膜硬度高、不導電(現已有導電型CVD金剛石,但其電阻率很大)、耐磨性極強,常規的機械加工和線切割等方法不適合于CVD金剛石厚膜的切割。高效的加工方法是激光切割。
一次焊接是指在真空條件下將CVD金剛石厚膜焊接至某些基體上,形成復合片。金剛石與一般金屬間的可焊接性極差。
目前,金剛石厚膜刀具的焊接工藝主要采用表面金屬化的方法。焊料為含鈦的銀銅合金,鈦的作用是在焊接加熱過程中與金剛石膜表面反應,產生TiC中間層,使金剛石膜表面金屬化,從而提高焊接強度。
焊接用基體通常為K類硬質合金。在高真空條件下,采用擴散焊加釬焊的工藝,Ag-Cu-Ti合金作中間層,將金剛石厚膜焊接在硬質合金基體上,焊接強度滿足切削加工要求。